Al离子掺杂Mn3O4基膜片温敏材料的制备与性能研究

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1、Al离子掺杂Mn3O4基膜片温敏材料的制备与性能研究姓名：学号：专业：指导老师：一研究背景二实验部分三致谢热敏陶瓷NTC,即NegativeTemperatureCoefficient,就是指随温度上升电阻呈指数关系减小，具有负温度系数的热敏电阻现象的材料。NTC的优点NTC的主要应用温度补偿→石英晶体振荡器温度测量→热水器、空调、微波炉、电饭锅、遥控器、汽车电控等抑制浪涌电流→保护电机、变压器、照明电源在接通瞬间不会损坏NTC发展方向课题简介：选择Al离子掺杂Mn3O4基温敏陶瓷材料为研究对象，采用高温固相法制备相应的功能氧化物陶瓷粉体，

2、以塑性成型法制样，进行制备工艺和温敏陶瓷材料的性能研究。实验方案NTC热敏电阻的制备工艺为：制粉→造粒→成型→烧成→上电极→调阻→敏化→涂覆→老化制粉固相反应法主要工艺过程为：称量→混料→研磨→预烧→研磨→再预烧产物为FeMnNi1-xAlx04取x分别为0.2、0.4、0.6计算所得不同组分的氧化物所需了理论质量如下表所示Al2O3MnO2Ni2O3Fe2O3X=0.20.453.832.913.52x=0.40.923.942.253.62X=0.61.434.651.543.72将称量好的样品放入研钵中，进行混料研磨每份样品需研磨两小

3、时左右第一次煅烧温度为900℃煅烧后的样品再次研磨，之后进行第二次预烧，第二次预烧温度为1100℃A：第一次预烧B：第二次预烧将预烧完的样品用XRD分析结论（1）样品的结构与Mn3O4相似，为立方尖晶石型结构，Al离子与其他氧化物一起形成了固溶体。（2）晶面间距d随着Al的掺入量的增加而逐渐增大，使得晶胞参数a也逐渐增大随Al含量改变的XRD衍射图a：掺量为0.0b：掺量为0.6c：掺量为0.4d：掺量为0.2成型本次实验采用的塑化剂由聚乙烯醇，甘油，水组成经过多次的试验，观察加入塑化剂后样品的状态，判断最有利于成型的塑化剂的量样品的烧结：

4、低温保温是排除坯体中的水分及粘合剂，避免气体溢出太快造成的开口气孔。高温保温是晶粒长大及瓷体致密化的重要阶段烧结曲线：样品的密度样品(FeMnNi1-xAlxO4)表观密度（g/cm3）理论密度（g/cm3）相对密度x=0.03.755.6766.15x=0.23.325.2862.88x=0.42.425.0647.84x=0.61.884.8638.68（1）随着Al2O3的掺入，制品的密度下降（2）随着Al2O3的掺入，样品的相对密度逐渐减小，即样品的致密性降低。结论样品的力学性能样品（FeMnNi1-xAlxO4）x=0.0x=0.

5、2x=0.4x=0.6硬度状况弱一般较强强理论分析的原因是：Ni离子半径较Al离子大，因此Ni-O键结合能较Al-O键结合能小，所以随着Al离子含量的增加，样品表现出的硬度就越大。样品的电学性能（样品为FeMnNi1-xAlxO4）老化前电阻值（kΩ）老化后电阻值（kΩ）温度样品33℃55℃91℃34℃55℃91℃x=0.00.890.510.200.890.490.20x=0.23.701.960.723.671.910.71x=0.4393.70202.1057.72456.70223.9858.70x=0.632810.0015920

6、.004062.0041970.0017030.004457.20样品的电阻值随Al2O3含量的增加，样品的电阻值逐渐增大随温度逐渐升高，样品的电阻值逐渐减小样品的电阻率老化前电阻率（kΩ·cm）老化后电阻率（kΩ·cm）温度样品33℃55℃91℃34℃55℃91℃x=0.04.352.470.974.332.390.96x=0.228.8615.285.6028.6414.935.58x=0.43008.461544.35441.073489.871711.54448.53x=0.6182455.3088530.5822588.64233

7、393.7594703.2524786.34随Al2O3含量的增加，样品的电阻率逐渐增大随温度逐渐升高，样品的电阻率逐渐减小这就符合NTC热敏电阻的温敏特性以lnRT为纵坐标，1/T为横坐标，做出老化前后电阻与温度的关系直线将两条曲线拟合在一起1老化前纯2老化前0.23老化前0.44老化前0.65老化后纯6老化后0.27老化后0.48老化后0.6样品FeMnNi1-xAlxO4x=0.0x=0.2x=0.4x=0.6老化前B值2.903.133.724.05老化后B值2.903.153.984.32直线斜率样品在老化前后B值增加，说明经过老

8、化后，样品对温度变化的敏感性增强。老化系数温度样品33℃55℃91℃x=0.00.403.490.80x=0.20.752.330.44x=0.413.799.771.66x=0